《玩转数据结构 从入门到进阶》学习笔记（一）数组

序

数组最大的优点：快速查询。
数组最好应用于“索引有语意”的情况，但并非所有有语意的索引都适用于数组（例如：身份证号）。
当然数组也可以处理“索引没有语意”的情况。
接下来就基于java的数组，二次封装属于我们的数组类，并处理“索引没有语意”的情况数组的使用。

实现内容

1. 实现数组的基本操作，包括增、删、查、改等方法；
2. 使用泛型，使得数组可以放置“任何”数据类型；
3. 实现动态数组，使数组的容量可伸缩；
4. 在main函数中对Array方法进行测试，并通过println显示测试结果。

具体代码以及运行结果

1、Array.java

public class Array<E> {

    private E[] data;
    private int size;

    /**
     * 构造函数，传入数组的容量capacity构造Array
     * @param capacity
     */
    public Array(int capacity){
        data = (E[])new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    /**
     * 无参数的构造函数，默认数组的容量capacity=10
     */
    public Array(){
        this(10);
    }

    /**
     * 获取数组中的元素个数
     * @return
     */
    public int getSize(){
        return size;
    }

    /**
     * 获取数组的容量
     * @return
     */
    public int getCapacity(){
        return data.length;
    }

    /**
     * 返回数组是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpety(){
        return size == 0;
    }

    /**
     * 在第index个位置插入一个新元素e
     * @param index
     * @param e
     */
    public void add(int index, E e){

        if(index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed.Require index >= 0 and index <= size.");

        if(size == data.length)
            resize(2 * data.length);

        for(int i = size-1 ; i >= index ; i--)
            data[i+1] = data[i];

        data[index] = e;
        size++;
    }

    /**
     * 向所有元素后添加一个新元素
     * @param e
     */
    public void addLast(E e){
        add(size,e);
    }

    /**
     * 向所有元素前添加一个新元素
     * @param e
     */
    public void addFirst(E e){
        add(0,e);
    }

    /**
     * 获取index索引位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E get(int index){
        if(index < 0 || index >=size)
            throw new IllegalArgumentException("Get failed.Index is illegal.");
        return data[index];
    }

    /**
     * 修改index索引位置的元素为e
     * @param index
     * @param e
     */
    void set(int index , E e){
        if(index < 0 || index >=size)
            throw new IllegalArgumentException("Set failed.Index is illegal.");
        data[index] = e;
    }

    /**
     * 查找数组中是否有元素e
     * @param e
     * @return
     */
    public boolean contains(E e){
        for(int i = 0 ; i < size ; i++){
            if(data[i].equals(e))
                return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e，则返回-1
     * @param e
     * @return
     */
    public int find(E e){
        for(int i = 0 ; i < size ; i++){
            if(data[i].equals(e))
                return i;
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 从数组中删除index位置的元素，返回删除的元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed.Index is illegal.");

        E ret = data[index];
        for(int i = index+1 ; i < size ; i++)
            data[i - 1] = data[i];
        size--;
        data[size] = null;//loitering objects != memory leak

        if(size == data.length / 4 && data.length / 2 != 0)
            resize(data.length / 2);

        return ret;
    }

    /**
     * 从数组中删除d第一个元素，返回删除的元素
     * @return
     */
    public E removeFirst(){
        return remove(0);
    }

    /**
     * 从数组中删除最后一个元素，返回删除的元素
     * @return
     */
    public E removeLast(){
        return remove(size-1);
    }

    /**
     * 从数组中删除元素e
     * @param e
     */
    public void removeElement(E e){
        int index = find(e);
        if(index != -1)
            remove(index);
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array:size = %d , capacity = %d\n",size,data.length));
        res.append("[");
        for(int i = 0 ; i < size ; i++){
            res.append(data[i]);
            if(i != size-1)
                res.append(", ");
        }
        res.append("]");
        return res.toString();
    }

    /**
     * 将数组空间的容量变成newCapacity大小
     * @param newCapacity
     */
    private void resize(int newCapacity){
        E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
        for(int i = 0 ; i < size ; i++)
            newData[i] = data[i];
        data = newData;
    }
}

2、Main.java

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Array<Integer> arr = new Array<>();
        for(int i=0 ; i < 10 ; i++)
            arr.addLast(i);
        System.out.println(arr);

        arr.add(1,100);
        System.out.println(arr);

        arr.addFirst(-1);
        System.out.println(arr);

        arr.remove(2);
        System.out.println(arr);

        arr.removeElement(4);
        System.out.println(arr);

        arr.removeFirst();
        System.out.println(arr);
    }
}

3、运行结果

运行成功，并且实现了所要实现的内容。

后记

大概是一个月前开始学习这门课程，现在写学习笔记可能有些晚了。
不过为了写这篇博客重新温习了这章的内容，也是一个很好的回顾和记录。
之后会慢慢把数据结构这部分的学习笔记补回来。